納米CMOS集成電路中的小延遲缺陷檢測 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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桑迪普 K.戈埃爾 著

圖書標籤:

• 納米CMOS
• 集成電路
• 延遲缺陷
• 檢測
• 故障診斷
• 可靠性
• 測試
• VLSI
• 芯片設計
• 半導體

店鋪： 玖創圖書專營店

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111521846

商品編碼：29779160740

包裝：平裝

齣版時間：2016-01-01

基本信息

書名：納米CMOS集成電路中的小延遲缺陷檢測

定價：59.90元

作者：桑迪普 K.戈埃爾

齣版社：機械工業齣版社

齣版日期：2016-01-01

ISBN：9787111521846

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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設計方法和工藝技術的革新使得集成電路的復雜度持續增加。現代集成電路（IC）的高復雜度和納米尺度特徵極易使其在製造過程中産生缺陷，同時也會引發性能和質量問題。本書包含瞭測試領域的許多常見問題，比如製程偏移、供電噪聲、串擾、電阻性開路/電橋以及麵嚮製造的設計（DfM）相關的規則違例等。本書也旨在講述小延遲缺陷（SDD）的測試方法，由於SDD能夠引起電路中的關鍵路徑和非關鍵路徑的瞬間時序失效，對其的研究和篩選測試方案的提齣具有重大的意義。
本書分為4個部分：部分主要介紹瞭時序敏感自動測試嚮量生成（ATPG）；第2部分介紹全速測試，並且提齣瞭一種超速測試的測試方法用於檢測SDD；第3部分介紹瞭一種SDD測試的替代方案，可以在ATPG和基於電路拓撲的解決方案之間進行摺衷；第4部分介紹瞭SDD的測試標準，以量化的指標來評估SDD覆蓋率。本書內容由簡入深，對SDD測試全麵展開，有助於提高讀者的理解和掌握。
本書結閤瞭高校科研人員、電子設計自動化（EDA）工具研發人員以及電路設計人員三方視角進行編寫，是一部針對SDD測試進行多角度全方位分析的書籍。本書適閤從事微電子領域芯片測試相關專業的工程師、微電子專業高校師生和研究人員以及對芯片測試領域感興趣的讀者閱讀。對於當今工業設計、SDD測試領域的研究挑戰以及當今SDD解決方案的發展方嚮，本書都可作為一站式參考書。

目錄

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譯者序
原書前言
關於主編
作者名單
章小延遲缺陷測試的基本原理
1.1簡介
1.2半導體製造中的趨勢和挑戰
1.2.1製程復雜度
1.2.2工藝參數變化
1.2.3性與係統性缺陷
1.2.4功耗和時序優化的含義
1.2.5良率、質量和故障覆蓋率的相互作用
1.3已有測試方法與更小幾何尺寸的挑戰
1.3.1連綫固定型故障模型
1.3.2橋接型故障模型
1.3.3n檢測
1.3.4過渡故障模型
1.3.5路徑延遲故障模型
1.3.6測試實現和適應性測試
1.4小延遲對過渡測試的影響
參考文獻
部分時序敏感ATPG
第2章K長路徑
2.1簡介
2.2組閤電路的路徑生成
2.2.1精煉的隱含的假路徑消除
2.3組閤電路的實驗結果
2.4擴展成時序電路的基於掃描的全速測試
2.5掃描電路的路徑生成
2.5.1掃描式觸發器上的含義
2.5.2非掃描式存儲上的約束
2.5.3終辯護
2.6掃描電路的實驗結果
2.6.1健壯測試
2.6.2與過渡故障測試的對比
2.7小結
參考文獻
第3章時序敏感ATPG
3.1簡介
3.2延遲計算和質量度量
3.2.1延遲計算
3.2.2延遲測試質量度量
3.3確定性測試生成
3.3.1包含時序信息的測試生成
3.3.2包含時序信息的故障仿真
3.4測試質量和測試成本之間的摺衷
3.4.1基於餘量裕度的捨棄
3.4.2時序關鍵故障
3.5實驗結果
參考文獻
第2部分超速
第4章篩選小延遲缺陷的超速測試
4.1簡介
4.2設計實現
4.3測試模式延遲分析
4.3.1在功能性速度下的動態電壓降分析
4.3.2針對超速測試的動態電壓降分析
4.4超速測試技術敏感的電壓降
4.4.1模式分組
4.4.2性能降低ΔT′Gi的估算
4.5實驗結果
4.6小結
4.7緻謝
參考文獻
第5章考慮版圖、工藝偏差和串擾的電路路徑分級
5.1簡介
5.1.1SDD檢測的商業方法
5.1.2SDD檢測的學術建議
5.2分析因偏差引起的SDD
5.2.1工藝偏差對路徑延遲的影響
5.2.2串擾對路徑延遲的影響
5.3TDF模式評估與選擇
5.3.1路徑PDF分析
5.3.2模式選擇
5.4實驗結果與分析
5.4.1模式選擇效率的分析
5.4.2模式集分析
5.4.3長路徑閾值分析
5.4.4CPU運行時間分析
5.5小結
5.6緻謝
參考文獻
第3部分替 代 方 案
第6章基於輸齣偏差的SDD測試
6.1簡介
6.2替代方案的必要性
6.3SDD的概率性延遲故障模型以及輸齣偏差
6.3.1輸齣偏差的方法
6.3.2對工業電路的實用層麵以及適用性
6.3.3與基於SSTA的技術的比較
6.4仿真結果
6.4.1實驗設置和標準
6.4.2仿真結果
6.4.3原始的方法與改進後的方法的比較
6.5小結
6.6緻謝
參考文獻
第7章小延遲缺陷的混閤/補充測試模式生成方案
7.1簡介
7.2時序敏感ATPG的故障集
7.3小延遲缺陷模式生成
7.3.1方法1：TDF 補充SDD
7.3.2方法2：補充SDD 補充TDF
7.4實驗結果
7.5小結
參考文獻
第8章針對小延遲缺陷的基於電路拓撲的測試模式生成
8.1簡介
8.2基於電路拓撲的故障選擇
8.3SDD模式生成
8.4實驗結果與分析
8.4.1延遲測試覆蓋率
8.4.2長路徑的數量
8.4.3長路徑的長度
8.4.4SDD的數量
8.4.5故障注入與檢測
8.5小結
參考文獻
第4部分SDD的測量標準
第9章小延遲缺陷覆蓋率的測量標準
9.1覆蓋率測量標準的作用
9.2現有指標的概述
9.2.1延遲測試覆蓋率指標
9.2.2統計型延遲質量等級指標
9.3所提齣的SDD測試覆蓋率指標
9.3.1二次SDD測試覆蓋率指標
9.3.2超速測試
9.4實驗結果
9.4.1對係統頻率的敏感性
9.4.2對缺陷分布的敏感性
9.4.3時序敏感與超速的對比
9.5小結
參考文獻
0章總結
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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《微電子器件中的可靠性評估與失效分析》 內容簡介： 在當今飛速發展的電子技術浪潮中，半導體器件的集成度和復雜性達到瞭前所未有的高度。從我們日常使用的智能手機、高性能計算機，到支撐現代工業、通信和科學研究的各類精密係統，微電子器件無處不在，它們是現代科技文明的基石。然而，這些微小而強大的芯片並非完美無缺。材料缺陷、工藝偏差、環境應力以及設計失誤等多種因素，都可能在器件內部埋下隱患，導緻其性能衰減，甚至發生永久性失效。這種失效的後果是極其嚴重的，輕則導緻産品功能異常、性能下降，重則可能引發係統性故障，造成巨大的經濟損失和安全風險。因此，深入理解微電子器件的可靠性挑戰，掌握科學的失效分析方法，對於確保電子産品的質量、提升技術競爭力、推動科技持續創新具有至關重要的意義。 本書《微電子器件中的可靠性評估與失效分析》正是聚焦於這一核心課題，旨在為讀者提供一個全麵、係統、深入的視角，來理解微電子器件在設計、製造、封裝、測試以及應用過程中可能麵臨的可靠性風險，並教授讀者如何運用先進的分析技術來診斷和解決這些問題。本書內容涵蓋瞭從基礎理論到實踐應用的廣闊領域，力求為工程師、研究人員以及相關專業的學生提供一份詳實可靠的參考。 第一部分：微電子器件可靠性的理論基礎 本部分將為讀者打下堅實的理論基礎，引導讀者理解微電子器件可靠性的本質和關鍵影響因素。 可靠性基礎概念與模型： 我們將從可靠性的基本定義齣發，闡述失效率、平均無故障時間（MTTF）、平均故障間隔時間（MTBF）、壽命分布（如指數分布、威布爾分布、對數正態分布等）等核心概念。在此基礎上，我們將介紹用於描述和預測器件壽命的經典可靠性模型，如阿纍尼烏斯模型（Arrhenius Model）及其在加速壽命試驗中的應用，幫助讀者理解溫度、電壓、濕度等環境因素如何加速器件老化。 失效機理分析： 深入剖析微電子器件中常見的失效機理是失效分析的基石。本書將詳細介紹半導體器件可能發生的各種物理和化學失效模式，包括但不限於： 熱失效： 過熱引起的材料性能變化、金屬互連綫燒毀、焊點老化等。 電失效： 靜電放電（ESD）損傷、電遷移（Electromigration）、電熱失控（Thermal Runaway）、柵氧化層擊穿（Gate Oxide Breakdown）等。 化學失效： 腐蝕、汙染物引起的電化學反應、金屬氧化等。 機械失效： 封裝體的應力開裂、焊點疲勞、引綫斷裂等。 工藝相關失效： 晶體管閾值電壓漂移、漏電流增大、器件參數不穩定等，這些通常源於製造過程中材料摻雜不均勻、缺陷引入、薄膜質量不佳等問題。 可靠性設計原則： 介紹在器件和係統設計階段如何融入可靠性考量。這包括冗餘設計、容錯設計、降額設計（Derating）、以及如何通過仿真和建模來預測器件的長期可靠性。例如，討論如何在設計時考慮互連綫的電流密度限製，以避免電遷移問題。 第二部分：微電子器件失效分析方法與技術 本部分將重點介紹用於檢測、定位和分析微電子器件失效的各種技術手段，強調其實踐操作和應用場景。 非破壞性檢測技術（NDT）： 電學參數測試： 詳細介紹如何通過精確的直流和交流參數測量來初步診斷器件是否存在性能異常，如漏電流、閾值電壓、跨導等參數的偏離。 成像技術： 掃描電子顯微鏡（SEM）： 用於觀察器件錶麵形貌、分析微觀結構損傷，如裂紋、腐蝕形貌、電遷移導緻的金屬綫斷裂或凸起。 透射電子顯微鏡（TEM）： 用於分析材料的原子級結構，識彆晶格缺陷、界麵雜質等深層微觀結構問題。 X射綫顯微成像（XRM）/CT： 可用於無損地觀察器件內部結構，檢測封裝內的空洞、裂紋、異物等。 聲學成像（C-SAM）： 主要用於檢測封裝內部的脫層、空洞、異物等，對於評估封裝的完整性至關重要。 紅外熱成像（Infrared Thermography）： 用於檢測器件工作時的局部過熱點，常用於定位短路、漏電或功率器件的失效區域。 光緻發光/陰極發光（PL/CL）： 用於分析半導體材料中的發光特性，識彆材料缺陷、摻雜分布不均等。 破壞性檢測技術（DT）： 樣品製備與解剖： 介紹如何安全有效地對失效器件進行去封裝（Decapsulation）以暴露內部芯片，以及如何進行精密的樣品切割、拋光等製備步驟，為後續的微觀分析打下基礎。 掃描探針顯微鏡（SPM）： 包括原子力顯微鏡（AFM）和掃描隧道顯微鏡（STM），可用於高分辨率錶麵形貌和電學特性（如錶麵電勢）的測量。 聚焦離子束（FIB）： 強大的工具，可用於精確地對失效區域進行切割、拋光，以及進行原位成像和元素成分分析，是定位和深入分析失效的利器。 能量色散X射綫光譜（EDS）/波長色散X射綫光譜（WDS）： 常與SEM或TEM聯用，用於對失效區域的元素成分進行定性或定量分析，識彆腐蝕産物、汙染物或材料成分異常。 拉曼光譜（Raman Spectroscopy）： 用於分析材料的分子振動模式，識彆材料種類、晶體結構，以及檢測應力、雜質等。 二次離子質譜（SIMS）： 用於分析材料的深度元素分布，尤其適閤檢測錶麵和亞錶麵區域的痕量元素汙染或摻雜濃度。 電路級故障診斷： 介紹如何結閤電路原理圖和測試數據，運用邏輯分析儀、示波器等工具，分析電路的功能異常，並與物理失效聯係起來。 加速壽命試驗（ALT）： 詳細闡述不同類型的加速試驗（如高溫高濕、高低溫循環、電壓加速、功率循環等）的設計、執行和數據分析方法，以及如何通過可靠性增長（Reliability Growth）來評估和改進産品的可靠性。 第三部分：具體應用領域與案例分析 為瞭讓讀者更直觀地理解失效分析的應用，本部分將結閤具體的微電子器件類型和實際的失效案例進行深入剖析。 CMOS集成電路失效分析： 重點關注CMOS技術中常見的失效問題，如柵氧化層擊穿、漏電、短路、閾值電壓漂移、亞閾值擺幅下降等。將詳細介紹分析這些失效的常用方法，例如利用高分辨率SEM觀察柵氧化層中的缺陷，利用FIB切片分析溝道區域的物理損傷，以及如何結閤電路級診斷來定位失效門電路。 功率器件失效分析： 針對功率MOSFET、IGBT等功率器件，討論其特有的失效模式，如雪崩擊穿、二極管反嚮恢復失效、過載燒毀等。將介紹如何利用熱成像、電壓/電流波形分析以及半導體參數分析儀來診斷這些問題。 存儲器器件失效分析： 探討DRAM、NAND Flash等存儲器器件的可靠性挑戰，包括位單元失效、讀寫錯誤、數據保持性問題等，並介紹相應的測試和分析方法。 封裝失效分析： 關注封裝材料、工藝和結構對器件可靠性的影響，如焊點開裂、綫鍵閤失效、封裝材料老化、異物引入等，並介紹如何通過聲學成像、SEM、X射綫等技術進行診斷。 實際案例研究： 通過列舉多個真實世界的失效案例，係統地展示如何運用本書介紹的理論知識和分析技術，從初步現象到最終定位失效根源，並提齣改進建議。這些案例將覆蓋不同工藝節點、不同應用場景的器件，力求全麵展現失效分析的挑戰性和重要性。 本書特色： 係統性與全麵性： 覆蓋瞭微電子器件可靠性與失效分析的各個關鍵環節，從理論基礎到實踐技術，從通用原理到具體應用。 理論與實踐相結閤： 既有深入的理論闡述，也提供瞭豐富的實例和方法論指導，幫助讀者快速掌握實際操作技能。 前沿技術介紹： 包含瞭當前微電子失效分析領域的前沿技術和發展趨勢，如先進成像技術、高分辨率分析手段等。 圖文並茂： 輔以大量的原理圖、電路圖、失效形貌照片、分析結果圖等，幫助讀者直觀理解抽象概念和復雜現象。 工程師導嚮： 內容設置緊密結閤實際工程需求，旨在幫助讀者解決實際工作中遇到的可靠性問題。 目標讀者： 本書適閤於從事微電子器件設計、製造、測試、封裝、可靠性工程、失效分析等領域的工程師、技術人員，以及對微電子器件可靠性感興趣的研究生和高年級本科生。通過閱讀本書，讀者將能夠更深刻地理解微電子器件的可靠性挑戰，熟練掌握各種失效分析技術，從而有效地提升産品質量，縮短産品開發周期，降低失效帶來的風險，並在激烈的市場競爭中保持技術領先。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本書的導言部分，我立刻被作者嚴謹的學術態度和清晰的邏輯架構所摺服。他似乎沒有滿足於陳舊的、基於宏觀參數的缺陷分析模型，而是深入到瞭納米尺度的物理現象中去探究根源。這種對基礎科學的尊重，是任何一本優秀技術專著的基石。我特彆留意到他對“隨機性”和“可重復性”在缺陷檢測中的權衡，這是一個在實際生産綫上麵臨的巨大挑戰。如何從海量數據中篩選齣真正具有“殺傷力”的缺陷，而不是被噪聲乾擾，這本書應該提供瞭非常精妙的算法或框架。我設想，它可能涵蓋瞭如何利用機器學習或深度學習技術來識彆那些在傳統掃描電鏡下都難以察覺的亞閾值缺陷。如果書中能給齣一些案例研究，展示在實際的10納米甚至更先進工藝節點中，這些檢測方法如何節省瞭寶貴的良率，那就太有價值瞭。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計著實引人注目，那種深邃的藍色調配上未來感的電路圖紋理，立刻讓人聯想到精密與前沿科技的結閤。光是看到書名，就能感受到一股撲麵而來的技術硬核氣息，仿佛已經能聞到實驗室裏那種特有的電子元件的微弱氣味。我原本對接的領域是更偏嚮於傳統半導體物理的，但這本書的引入，讓我對集成電路製造的“最後一公裏”——也就是那些難以捉摸的微小缺陷——産生瞭濃厚的興趣。它似乎不僅僅是講解理論，更像是一本深入一綫工程師工作颱的實操指南。特彆是“延遲”這個關鍵詞，在高速運行的現代芯片中，任何微小的時序偏差都可能導緻整個係統的崩潰，這本書如果能把如何“檢測”這些隱藏的、幾乎是隨機齣現的微小瑕疵的藝術和科學講透，那簡直就是工程界的福音。我對書中對於新一代材料和製程工藝的交叉應用非常期待，希望它能提供一些超越現有標準測試流程的全新視角和方法論。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀和排版也透露齣一種對細節的極緻追求，這在技術書籍中其實並不多見。紙張的質感很好，圖錶的清晰度極高，這一點對於理解復雜的電路圖和波形分析至關重要。我個人最希望從這本書中獲得的是對“早乾預”策略的深刻理解。在CMOS製造的早期階段就發現並糾正缺陷，遠比在封裝測試環節齣問題要經濟得多。因此，這本書中的檢測方法論，如果能融入到設計驗證（DV）和製造測試（DFT）的早期流程中，其價值將是指數級的增長。我猜測書中會詳細討論如何將物理缺陷模型與電路功能測試嚮量進行關聯映射，從而實現更具針對性的、高覆蓋率的缺陷注入和檢測。這需要作者具備跨越器件物理、電路設計和測試工程的廣博知識，令人期待。

評分☆☆☆☆☆

從一個非直接從事集成電路測試的領域專傢的角度來看，這本書的理論深度令人敬畏。我關注的重點在於其方法論的普適性。如果書中提齣的缺陷檢測框架不僅僅局限於CMOS的特定結構，而是能夠被推廣到如FinFET、GAAFET等新型晶體管結構上的延遲敏感性分析，那麼它的生命力會非常持久。特彆是在探討“小延遲”這一概念時，作者似乎必須對噪聲容限、時序裕量和工藝角（Process Corners）進行極其精細的建模。我期待書中能有關於如何構建一個可信賴的、能夠預測“係統級延遲”的缺陷模型。這本書，如果能成功構建起從納米級物理擾動到宏觀係統性能下降的完整鏈條，那它將不僅是一本技術手冊，更是一份對下一代高性能計算係統可靠性的重要宣言。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我對“納米CMOS”這個詞匯的理解，往往停留在摩爾定律的極限和量子隧穿效應這些理論層麵。這本書的齣現，則將這些抽象的概念具象化到瞭“延遲缺陷”這一實際的工程問題上。我關注的是，作者如何平衡檢測的“深度”與“速度”。畢竟，任何檢測方法如果耗時過長，都會成為量産的瓶頸。這本書是否探討瞭高通量、非破壞性的檢測技術？比如，是否采用瞭某種創新的電學足跡分析（Electrical Footprinting）技術，能夠以極快的速度掃描整個芯片的每一個邏輯單元？如果書中對不同溫度、電壓漂移下的缺陷敏感度進行瞭量化分析，並提供瞭相應的補償模型，那麼這本書的實用價值將遠超一般教科書的範疇，更像是一部應對未來製程挑戰的“武功秘籍”。